Karakterisasi Kekuatan Mekanik Komposit Berpenguat Serat Kulit Waru (Hibiscus Tiliaceus) Kontinyu Laminat Dengan Perlakuan Alkali Bermatriks Polyester

Jurnal Rekayasa Mesin Vol.2, No. 3 Tahun 2011 : 209-217

ISSN 0216-468X

Karakterisasi Kekuatan Mekanik Komposit Berpenguat Serat Kulit Waru (Hibiscus Tiliaceus) Kontinyu Laminat Dengan Perlakuan Alkali Bermatriks Polyester 1)

2)

2)

Arif Nurudin , Achmad As’ad Sonief , Winarno Yahdi Atmodjo 1) Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Cirebon 2) Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Malang Jl. MT.Haryono 167 Malang 65145, Indonesia E-Mail: [email protected] Abstract The purpose of this research is knowing the tensile strength and bending strength of polyester reinforced waru (Hibiscus tiliaceus) fiber composites with alkali treatment and variations in fiber orientation so we get the proper utilization of its strength properties. This composite material may be can replace fiberglass are expensive as reinforcement material in the process of making the ship’s hull.The method is performed by conducting alkalization hibiscus fiber skin with 5% NaOH solution for 2 hours. In the manufacture of test specimens made of composite test variations using four layers of fibers and fiber orientation angle is o o o o o o o o o o o o 0 /45 /-45 /0 ; 45 /0 /0 /-45 ; 45 /0 /-45 /0 . Test object is made by hand lay-up and with an emphasis manually using a mold and press. Matrices are used polyester resin 157 BTQN and catalyst type MEKPO a concentration of 1%. Photo of specimen fracture was observed with a macro image observation. Mechanical properties are obtained from tensile tests and bending tests.The results showed that tensile strength and bending strength influence by alkali treatment of NaOH 5%. Polyester reinforced waru fiber composite specimens with 5% NaOH treatment for o o o o 2 hours is the same strength of attraction between the fiber direction angle of 0 /45 /-45 /0 is 2 o o o o 2 o o o o 2 66.14 N/mm ; 45 /0 /0 /-45 is 66 ,46 N/mm ; and 45 /0 /-45 /0 is 66.78 N/mm . Tensile 2 o o strength without alkali treatment is 49.13 N/mm on the fiber orientation direction 0 /45 /o o 45 /0 . The maximum bending strength obtained is 179.78 N/mm2 on the fiber orientation angle o o o o 0 /45 /-45 /0 with 5% NaOH alkali treatment. Bending strength of the lowest found in the o o o o 2 direction of fiber orientation angle 45 /0 /0 /-45 without alkali treatment is 134.43 N/mm Keywords: composite, waru fiber, alkalization, fiber direction PENDAHULUAN Teknologi hijau atau teknologi ramah lingkungan semakin serius dikembangkan oleh negara-negara di dunia saat ini, menjadikan suatu tantangan yang terus diteliti oleh para pakar untuk dapat mendukung kemajuan teknologi ini. Salah satunya adalah teknologi komposit dengan material serat alam (Natural Fiber). Tuntutan teknologi ini disesuaikan juga dengan keadaan alam yang mendukung untuk pemanfaatannya secara langsung. Penelitian ini dilakukan seiring dengan majunya eksploitasi penggunaan bahan alami dalam kehidupan sehari-hari terutama penggunaan serat alam sebagai penguat matrik komposit. Keuntungan mendasar yang dimiliki oleh serat alam adalah jumlahnya

berlimpah, memiliki specific cost yang rendah, dapat diperbarui, serta tidak mencemari lingkungan. Waru (Hibiscus tiliaceus) merupakan jenis tanaman yang sangat dikenal oleh penduduk Indonesia. Jenis ini biasanya dapat ditemukan dengan mudah karena tersebar luas di daerah tropik dan terutama tumbuh berkelompok di pantai berpasir atau daerah pasang surut. Oleh karena sering ditemukan hidup di tepi pantai maka tanaman ini juga biasanya disebut waru laut. Waru atau baru (Hibiscus tiliaceus, suku kapas-kapasan atau Malvaceae), juga dikenal sebagai waru laut telah lama dikenal sebagai pohon peneduh tepi jalan atau tepi sungai dan pematang serta pantai [1]. Walaupun tajuknya tidak terlalu rimbun, waru disukai karena akarnya tidak dalam sehingga tidak merusak jalan dan bangunan di sekitarnya [2].

209

Jurnal Rekayasa Mesin Vol.2, No. 3 Tahun 2011 : 209-217

Pada penelitian sebelumnya untuk mengetahui perilaku perubahan sifat fisis dan mekanis bahan komposit menggunakan serat alami yaitu tapis kelapa sebagai penguat dan epoxy 7120 dengan Versamid 140 sebagai matrik. Perlakuan terhadap serat dilakukan dengan NaOH dan KMnO4 dengan persentase masing-masing 0,5%, 1%, dan 2% berat. Perbandingan epoxy dan hardener yaitu 7:3 dan 6:4, serta orientasi serat tapis 0°, 45° dan 90°. Hasil dari penelitian di dapatkan Variasi persentase 0,5%, 1%, and 2% berat NaOH dan KMnO4 memberi pengaruh dimana semakin besar persentasenya permukaan serat menjadi semakin bersih, kadar wax berkurang dan lebih kasar sehingga ikatan serat dengan matrik semakin kuat sehingga meningkatkan kekuatan tarik. Variasi orientasi serat tapis 0°, 45° dan 90° memberi pengaruh secara significant terhadap kekuatan tarik komposit baik dengan perlakuan NaOH maupun KMnO4. Kekuatan tarik maksimum terdapat pada komposit yang memiliki orientasi serat 45° [3]. Pengaruh lama perlakuan alkali terhadap properti komposit serat jute. Berdasarkan penelitiannya dapat disimpulkan bahwa properti komposit serat jute akan berharga optimum pada lama perlakuan alkali 2 jam. Pada lama perlakuan alkali yang sama harga tegangan tarik, regangan tarik dan modulus elastisitas dari material komposit akan naik seiring dengan kenaikan fraksi berat serat [4]. Perlakuan alkali (5% NaOH) serat kenaf dapat membersihkan lapisan lilin (lignin dan kotoran) pada permukaan serat sehingga menghasilkan mechanical interlocking antara serat dengan matrik poliester. Pada perlakuan serat selama 0, 2, 4, 6, dan 8 jam, kekuatan tarik bahan komposit kenaf acak - unsaturated poliester memiliki kekuatan tertinggi pada perlakuan serat selama 2 jam sedangkan untuk kekuatan bending mempunyai nilai tertinggi pada perlakuan serat selama 1 jam [5]. Komposit didefinisikan sebagai kombinasi antara dua material atau lebih yang berbeda bentuknya, komposisi kimianya, dan tidak saling melarutkan antara materialnya dimana material yang satu berfungsi sebagai penguat dan material yang lainnya berfungsi sebagai pengikat untuk menjaga kesatuan

ISSN 0216-468X

unsur-unsurnya [6]. Komposit terdiri dari matrik sebagai pengikat dan filler sebagai pengisi komposit. Keunggulan dan keuntungan bahan komposit diantaranya yaitu dapat memberikan sifat–sifat mekanik terbaik yang dimiliki oleh komponen penyusunnya, bobotnya yang ringan, kemudian tahan korosi, ekonomis, dan tidak sensitif terhadap bahanbahan kimia [7]. NaOH merupakan larutan basa yang tergolong mudah larut dalam air dan termasuk basa kuat yang dapat terionisasi dengan sempurna. Menurut teori Arrhenius basa adalah zat yang dalam air menghasilkan ion OH – dan ion positif. Larutan basa memiliki rasa pahit, dan jika mengenai tangan terasa licin (seperti sabun). Sifat licin terhadap kulit itu disebut sifat kaustik basa [4]. Berdasarkan tinjauan penelitian sebelumnya diatas maka penelitian ini menggunakan serat alam yaitu serat kulit waru dengan perlakuan alkali NaOH 5 % selama 2 jam. Perbedaan dari penelitian sebelumnya adalah komposit dibuat dengan penguat serat kulit waru, metode pembuatan spesimen menggunakan 4 layer serat kontinyu dan variasi arah orientasi sudut serat. Diharapkan dalam penelitian ini didapatkan kekuatan tarik dan bending yang maksimal. Pemilihan serat kulit dari pohon waru (Hibiscus tiliaceus) sebagai penguat pada komposit karena serat kulit waru memiliki struktur serat yang kontinyu dan anyaman alami yang kuat tetapi pemanfaatannya masih sangat terbatas. Oleh sebab itu dibutuhkan pemanfaatan yang lebih baik lagi terutama serat kulit waru sebagai alternatif untuk bahan dasar komposit, dan secara tidak langsung nilai tambah (added value) dari tanaman ini bisa ditingkatkan dan tanaman waru bisa dijadikan sebagai tanaman industri. METODE PENELITIAN Dalam penelitian ini peneliti menginginkan pemanfaatan serat kulit pohon waru sebagai bahan alternatif penguat komposit. Serat kulit pohon waru yang merupakan serat alam akan dijadikan sebagai penguat matriks polyester. Material alternatif komposit ini dibuat dengan penguat serat kulit waru dengan perlakuan alkali NaOH 5%

210

Jurnal Rekayasa Mesin Vol.2, No. 3 Tahun 2011 : 209-217

selama 2 jam dan layerisasi serat kontinyu alami serta orientasi arah seratnya pada matrik polyester BTQN 157 dengan katalis MEKPO 1%. Kekuatan mekanis dari komposit berpenguat serat kulit waru didapatkan dengan dua pengujian yaitu pengujian tarik dan pengujian bending dan diharapkan karakterisasi kekuatannya dapat digunakan dengan tepat pada pemanfaatannya. Untuk mendapatkan serat yang baik kulit waru direndam dalam air selama kurang lebih 3 minggu sehingga kulit kayu yang melekatkan serat-serat pada kulit dapat hilang dan serat akan terpisah menjadi lembaran serat yang diharapkan. Tebal rata-rata serat dari kulit waru setelah diukur perlembarnya mempunyai ketebalan rata-rata 0,115 mm dan kekuatan tarik serat waru sekitar 334 Mpa [8] Metode perlakuan serat yang dilakukan pada penelitian ini meliputi proses alkalisasi. Proses preparasi alkalisasi meliputi pembuatan larutan NaOH yaitu dengan menghitung perbandingan volume. Konsentrasi NaOH yang digunakan adalah larutan NaOH 5%.3 Metode alkalisasi serat dilakukan dengan langkah sebagai berikut: • Serat kulit waru yang telah bersih dari kulit kayu direndam selama 120 menit dalam larutan NaOH 5%. Pencucian serat dilakukan dengan menggunakan aquades sampai bersih o • Pengeringan serat pada temperatur 80 C selama 8 Jam Dalam pembuatan spesimen uji dilakukan variasi menggunakan jumlah empat layer serat dan arah orientasi sudut o o o o o o o o serat yaitu 0 /45 /-45 /0 ; 45 /0 /0 /-45 ; o o o o 45 /0 /-45 /0

ISSN 0216-468X

Pembuatan spesimen komposit dilakukan dengan metode hand lay up dengan langkah sebagai berikut: a. Cetakan dilapisi dengan wax secara merata agar spesimen yang dibuat mudah lepas dari cetakan. b. Mengukur volume resin sesuai dengan perbandingan volume serat penguat yang dilakukan dengan 4 tahap pengadukan. c. Katalis dicampurkan sebanyak 1 % dari volume resin, kemudian diaduk secara merata selama 2 menit dan didiamkan selama kurang lebih 4 menit agar gelembung udara bisa terlepas. d. Menuangkan campuran resin dan katalis ke dalam cetakan.diratakan dengan menggunakan kuas atau rol cat. e. Meletakkan serat kulit waru sebagai layer pertama keatas resin yang telah dituang ke dalam cetakan, kemudian di rol atau ditekan-tekan agar gelembung udara yang terperangkap dalam cetakan dapat keluar. Lalu didiamkan selama kurang lebih 15 menit. f. Membuat campuran resin, dan katalis seperti langkah sebelumnya sebagai pelapis diatas serat waru. g. Menuangkan campuran resin dan katalis ke dalam cetakan, lalu diratakan dengan kuas. h. Dan seterusnya dengan langkah yang sama sampai layer ke empat HASIL DAN PEMBAHASAN Berdasarkan data hasil pengujian tarik (Tabel 1) dapat diketahui nilai rata-rata kekuatan tarik dan nilai rata-rata modulus elastisitas tarik dari spesimen komposit serat kulit waru dengan perlakuan alkali NaOH 5% selama 2 jam dan tanpa perlakuan alkali. Nilai rata-rata kekuatan tarik dan nilai rata-rata modulus elastisitas tarik terlihat pada Gambar 2 dan Gambar 3.

Gambar 1. Contoh penyusunan orientasi arah o o o o sudut serat (0 /45 /-45 /0 )

211

Jurnal Rekayasa Mesin Vol.2, No. 3 Tahun 2011 : 209-217

2

Tabel 1. Harga Kekuatan, regangan dan Modulus Elastisitas Hasil Uji Tarik Spesimen Komposit Tanpa Alkali

0o/45o/ -45o/0o 45o/0o/ 0o/-45o 0o/45o/ 0o/-45o

E N/mm2

σ N/mm2

NaoH 5% E N/mm2

σ N/mm2

39958,3

46,11

41818,2

66,35

32968,7

50,72

51320,7

65,38

40461,5

50,58

52339,6

66,68

41965,5

58,51

54440,0

65,43

40000,0

53,85

41641,7

67,07

45285,7

45,72

49678,5

66,88

58578,9

53,51

44531,2

68,51

33218,7

51,11

41090,9

65,19

35172,4

49,04

60260,8

66,63

o

o

o

o

2

66,14N/mm ; 45 /0 /0 /-45 yaitu 66,46N/mm ; o o o o 2 dan 45 /0 /-45 /0 yaitu 66,78 N/mm . o o o o Artinya arah sudut serat 0 /45 /-45 /0 ; o o o o o o o o 45 /0 /0 /-45 ; dan 45 /0 /-45 /0 tidak memberikan perbedaan kekuatan tarik yang signifikan atau bisa dikatakan variasi orientasi serat tidak memberikan pengaruh terhadap kekuatan tariknya karena semua kekuatan tariknya sama (Tabel 3). Hal ini dikarenakan masing-masing memiliki jumlah layer yang sama yaitu 4 layer dan jumlah orientasi sudut o serat yang sama pula (2 arah 0 dan 2 arah o 45 ). Sementara gaya yang dikenakan pada uji tarik terhadap benda uji adalah gaya aksial. Perbedaan sedikit nilai kekuatan tariknya dikarenakan serat waru yang tersusun secara alami memiliki diameter serat yang berbeda dan tidak bisa dikontrol seperti serat buatan. Proses pembuatan spesimen, void yang terjadi juga mempengaruhi hasil kekuatan tariknya. Berdasarkan pengaruh NaOH 5% selama 2 jam terlihat perbedaan yang signifikan antara kekuatan tariknya (Tabel 2). o o o o Kekuatan tarik arah sudut serat 0 /45 /-45 /0 meningkat 25,71%, arah sudut serat o o o o 45 /0 /0 /-45 meningkat 20,71% dan arah o o o o sudut serat 45 /0 /-45 /0 meningkat sebesar 23,30%. Ini berarti dengan adanya perlakuan alkali NaOH 5% selama 2 jam terjadi interface bonding yang lebih baik antara serat dan matriknya.

Perlakuan Alkali Sudut serat

ISSN 0216-468X

Gambar 2. Nilai Kekuatan Tarik rata-rata

Tabel 2. Hasil Analisis Varian (Anova) Terhadap Kekuatan Tarik dan Perlakuan Serat Menggunakan NaOH 5%

Gambar 3. Nilai Modulus Elastisitas Tarik Rata-rata

SUMMARY Groups Tanpa perlakuan Perlakuan NaOH ANOVA Source of Variation Between Groups Within (E) Groups Total

Dari Gambar 2 Kekuatan tarik maksimal terdapat pada serat dengan perlakuan NaOH 5%. Harga kekuatan tariknya hampir sama o o o o antara arah sudut serat 0 /45 /-45 /0 yaitu

Count 9

Sum 459,1

Av 51,0

Var 15,8

9

598,1

66,4

1,08

SS

df

MS

F 126,8

1073,2

1

1073,2

135,3

16

8,46

1208,6

17

Pvalue 5,13E09

F crit 4,49

Pada data Tabel 2 didapatkan bahwa F hitung 126,84 dan level signifikan α 5 % diperoleh F tabel 4,494. Karena F hitung > F tabel maka H0 ditolak. Sehingga dapat

212

Jurnal Rekayasa Mesin Vol.2, No. 3 Tahun 2011 : 209-217

disimpulkan bahwa terdapat pengaruh yang signifikan dari pengaruh perlakuan serat terhadap kekuatan tarik komposit.

Count 9

Sum 598,1

Av 66,4

Var 1,08

9

600,1

66,68

0

SS

df

MS

F 0,40

0,221

1

0,22

8,653

16

0,54

8,874

Tabel 4. Harga Kekuatan bending, Modulus Elastisitas Bending Hasil Uji bending Spesimen Komposit Perlakuan Alkali

Tabel 3. Hasil Analisis Varian (Anova) Terhadap Orientasi Arah Sudut Serat dan Kekuatan Tarik DenganPerlakuan Serat NaOH 5% Groups σ perlakuan σ max perlakuan ANOVA Source of Variation Between Groups Within Groups Total

Tanpa Alkali Arah serat 0o/45o/45o/0o

Pvalue 0,532

ISSN 0216-468X

F crit

45o/0o/0o/45o

4,494 45o/0o/45o/0o

17

Pada data Tabel 3 didapatkan bahwa F hitung 0,4088 dan level signifikan α 5 % diperoleh F tabel 4,494. Karena F hitung < F tabel maka H0 diterima. Sehingga dapat disimpulkan bahwa tidak terdapat pengaruh arah orientasi sudut serat terhadap kekuatan tarik komposit dengan perlakuan alkali NaOH 5% selama 2 jam. Berdasarkan data hasil pengujian bending pada Tabel 4 dapat diketahui nilai rata-rata kekuatan bending dan nilai rata-rata modulus elastisitas bending dari spesimen komposit serat kulit waru dengan perlakuan alkali NaOH 5% selama 2 jam dan tanpa perlakuan alkali. Nilai rata-rata kekuatan bending dan nilai rata-rata modulus elastisitas o o o o bending arah sudut serat 0 /45 /-45 /0 ; o o o o o o o o 45 /0 /0 /-45 ; dan 45 /0 /-45 /0 terlihat pada Gambar 4 dan Gambar 5

0o/45 /0o/45o o

NaoH 5%

Eb (N/mm2)

σb N/mm2 )

Eb (N/mm2)

σb (N/mm2)

3893,96

148,04

4439,00

181,08

3965,44

143,40

5277,36

172,17

4060,22

156,15

3879,65

186,08

3676,60

143,09

3779,05

166,59

3600,00

117,38

4537,31

142,37

3424,00

142,82

3759,22

162,13

3135,39

132,32

3592,45

160,08

4758,97

150,98

4495,53

174,88

3933,33

156,72

4860,76

156,35

3783,54

136,82

4114,29

167,76

3379,44

152,22

4800,00

156,51

3979,49

126,25

3541,75

152,75

Gambar 4. Nilai Tegangan Bending Rata-rata

Gambar 5. Nilai Modulus Elastisitas Bending Rata-rata

213

Jurnal Rekayasa Mesin Vol.2, No. 3 Tahun 2011 : 209-217

Berbeda dari pengujian tarik yang pembebanannya secara aksial, pada data hasil pengujian bending arah sudut serat o o o o o o o o o o o o 0 /45 /-45 /0 ; 45 /0 /0 /-45 ; 45 /0 /-45 /0 o o o o dan 0 /-45 /0 /45 memberikan hasil kekuatan bending yang berbeda sesuai arah sudut seratnya (Tabel 7). Dari Gambar 4 Kekuatan bending tertinggi terjadi pada arah sudut o o o o serat 0 /45 /-45 /0 dengan perlakuan Alkali 2 NaOH 5% yaitu sebesar 179,78 N/mm . Hal ini disebabkan oleh faktor orientasi serat yang searah dengan beban. Dengan kata o lain, sudut 0 menahan beban sampai batas maksimumnya kemudian beban o o didistribusikan pada sudut 45 /-45 pada seluruh luasan sehingga arah sudut serat o o o o 0 /45 /-45 /0 memberikan kontribusi optimumnya pada peningkatan kekuatan bending komposit. Terlihat juga bahwa harga o o momen bending arah sudut serat 0 /45 /o o 45 /0 mempunyai harga yang paling tinggi yaitu 4320 N.mm (Tabel 5). Hubungan antara kekuatan bending dan momen bending yaitu kekuatan bending komposit merupakan kekuatan dalam menahan momen bending maksimum. Semakin besar momen bendingnya, semakin besar pula kekuatan bendingnya. Tabel 5. Harga Momen Bending Rata-Rata Momen Bending (N.mm) arah serat

Tanpa Perlakuan

Perlakuan NaOH 5%

0/45/-45/0

3882,67

4320,00

45/0/0/-45

3413,33

3573,33

Tabel 6 Hasil Analisis Varian (Anova) Terhadap Perlakuan Serat Menggunakan NaOH 5% dan Kekuatan Bending SUMMARY Groups Tanpa perlaku 12 an Perlaku an NaOH ANOVA Source of Variatio n Betwee n Groups Within Groups Total

3552,00

Cou nt

Su m

Av

Var

170 6

142, 2

146, 95

12

195 8

163, 2

270, 13

SS

df

MS

F

Pvalue

F crit

265 7

1

2657 ,6

12,7 4

0,00 17

4,30 1

458 7

22

208, 5

724 5

23

Pada data Tabel 6 didapatkan bahwa F hitung 12,7436 dan level signifikan α 5 % diperoleh F tabel 4,300949. Karena F hitung > F tabel maka H0 ditolak. Sehingga dapat disimpulkan bahwa terdapat pengaruh yang signifikan dari pengaruh perlakuan serat terhadap kekuatan bending komposit. Tabel 7. Hasil Analisis Varian (Anova) Terhadap Orientasi Arah Sudut Serat dan Kekuatan bending

Groups σ TP1 σ TP2 0/-45/0/45 3509,33 3840,00 σ TP3 σ TP4 σ P1 Berdasarkan pengaruh perlakuan NaOHσ P2 5% selama 2 jam terlihat perbedaan yangσ P3 signifikan antara kekuatan bendingnya (Tabelσ P4 3.6). Kekuatan bending arah sudut seratANOVA Source of o o o o 0 /45 /-45 /0 meningkat 17%, arah sudut Variation o o o o serat 45 /0 /0 /-45 meningkat 11%, arahBetween o o o o sudut serat 45 /0 /-45 /0 meningkat sebesarGroups o o o o 10% dan arah sudut serat 0 /-45 /0 /45 Within Groups meningkat 13% . Ini berarti dengan adanyaTotal

45/0/-45/0

ISSN 0216-468X

3978,67

perlakuan alkali NaOH 5% selama 2 jam terjadi interface bonding yang lebih baik antara serat dan matriknya.

Count 3 3 3 3 3 3 3 3

Sum 447,5 403,3 440,0 415,3 539,3 451,0 491,3 477,0

Av 149,19 134,4 146,6 138,4 179,7 150,3 163,7 159

Var 41,6 217,9 162,7 170,4 49,6 592,8 96,0 60,9

SS

df

MS

F 3,66

4460,7

7

637,2

2784,8

16

174,

7245,5

23

Pvalue 0,014

Pada data Tabel 7 didapatkan bahwa F hitung 3,661 dan level signifikan α 5 %

214

F crit 2,657

Jurnal Rekayasa Mesin Vol.2, No. 3 Tahun 2011 : 209-217

diperoleh F tabel 2,657. Karena F hitung > F tabel maka H0 ditolak. Sehingga dapat disimpulkan bahwa terdapat pengaruh orientasi arah sudut serat terhadap kekuatan bending komposit. Debondin g Pull out

a Pull out Debondin g

b

Pull out Debonding

c Pull out Debonding

d a) b) c) d)

Spesimen uji tarik tanpa perlakuan alkali; Spesimen uji tarik dengan perlakuan alkali; Spesimen uji bending tanpa perlakuan alkali; spesimen uji bending dengan perlakuan alkali.

Gambar 6. Foto Makro Permukaan Patah Spesimen Gambar 6 memperlihatkan patahan yang terjadi pada spesimen komposit uji tarik dan uji bending. Terlihat pada Gambar 6a pada spesimen uji tarik dan Gambar 6c pada spesimen uji bending terlihat banyak sekali debonding. Pada saat beban dikenakan pada spesimen tanpa perlakuan ini, banyak serat yang terlepas dari matriknya karena ikatan antara serat dan matrik menjadi tidak sempurna. Lapisan seperti lilin pada serat yang mengakibatkan kegagalan ini sehingga

ISSN 0216-468X

kekuatan tarik dan kekuatan bending tidak maksimal. Pada kondisi kegagalan ini, matrik dan serat sebenarnya masih mampu menahan beban dan meregang yang lebih besar, tetapi karena ikatan antara serat dan matrik gagal, maka komposit pun mengalami kegagalan lebih awal. Besarnya regangan dan tegangan ketika gagal juga menjadi lebih rendah. Gambar 6b pada spesimen uji tarik dan Gambar 6d pada spesimen uji bending memperlihatkan patahan yang lebih baik. Patahan yang terjadi adalah patah getas karena terlihat permukaan patahan yang relatif rata. Dengan perlakuan alkali 5% NaOH selama 2 jam permukaan serat menjadi kasar sehingga matrik mampu mengikat serat dengan lebih baik ketika beban dikenakan pada spesimen uji. Dengan hilangnya lapisan lilin pada permukaan serat akibat perlakuan alkali maka ikatan antara serat dan matrik menjadi lebih kuat, sehingga kekuatan tarik dan kekuatan bending komposit menjadi lebih tinggi. Peningkatan kekuatan tarik dan kekuatan bending ini menunjukkan perubahan pada interface antara serat dan matrik, karena kekuatan komposit adalah gabungan antara kekuatan serat dan matrik, sehingga akan tergantung dari interface tersebut, semakin baik ikatan serat- matrik maka beban tarik dan beban bending yang diberikan pada komposit akan terdistribusi pada serat dengan lebih baik. Penggunaan serat gelas sebagai komposit penguat pada kapal fiberglass tampak sudah terdesain dengan baik, akan tetapi fasilitas material tersebut kurang produktif di Indonesia karena pembuatanya menggunakan proses ilmiah atau kimia yang tidak semua negara bisa memproduksinya, untuk mendapatkan material tersebut Indonesia masih impor [9]. Penelitian ini diharapkan dapat diaplikasikan pemanfaatannya untuk produksi lambung kapal dengan membandingkan kekuatan mekanisnya. Perbandingan hasil pengujian spesimen yaitu dengan peraturan yang dikeluarkan Biro Klasifikasi Indonesia (BKI) tahun 2006 tentang peraturan kapal untuk material non metal. Besaran yang disyaratkan dalam peraturan ini khusus dispesifikasikan untuk kapal – kapal FRP dengan bahan

215

Jurnal Rekayasa Mesin Vol.2, No. 3 Tahun 2011 : 209-217

penguat fiberglass yang diisi oleh serat penguat baik itu jenis Mat and Woven Roving.

ISSN 0216-468X

Mat and Woven Roving untuk pengganti bahan kulit badan kapal. Gambar 8 terlihat nilai hasil uji bending o o o o untuk variasi arah serat 0 /45 /-45 /0 ; o o o o o o o o 45 /0 /-45 /0 dan 0 /-45 /0 /45 dapat memenuhi standar persyaratan yang o o o ditetapkan BKI. Variasi arah serat 45 /0 /0 /o 45 diperoleh nilai kekuatan bending sebesar 150,36 Mpa sehingga belum dapat memenuhi standar yang disyaratkan BKI yaitu sebesar 152 MPa. KESIMPULAN DAN SARAN

Gambar 7. Perbandingan Kekuatan Tarik Dengan Perlakuan Alkali Terhadap Kekuatan Tarik Yang Disyaratkan BKI

Gambar 8. Perbandingan Kekuatan Bending dengan Perlakuan Alkali Terhadap Kekuatan Bending yang Disyaratkan BKI Menurut BKI non metal 2006 komposit yang bisa diaplikasikan untuk material lambung kapal minimal mempunyai kekuatan sebesar 85 MPa untuk pengujian tarik dan 152 MPa untuk pengujian bending [10]. Mengacu pada peraturan BKI (Biro Klasifikasi Indonesia) tahun 2006 dan membandingkan nilai hasil uji tarik dari masing-masing variasi arah serat dengan perlakuan alkali NaOH 5% selama 2 jam dapat dilihat bahwa semua variasi arah serat pada uji tarik belum dapat memenuhi standar persyaratan yang ditetapkan sebagai standar tolak ukur kekuatan material serat gelas baik itu jenis

Kesimpulan Berdasarkan penelitian yang dilakukan, maka dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut: 1. Perlakuan alkalisasi serat menggunakan NaOH 5% selama 2 jam memberikan pengaruh terhadap peningkatan kekuatan tarik dan kekuatan bending komposit. 2. Orientasi arah sudut serat tidak memberikan pengaruh terhadap kekuatan tarik tetapi berpengaruh terhadap peningkatan kekuatan bending. 3. Hasil pengujian tarik didapatkan nilai sebesar 66,14 MPa pada orientasi arah o o o o sudut serat 0 /45 /-45 /0 , pada orientasi o o o o sudut serat 45 /0 /0 /-45 sebesar 66,46 Mpa dan 66,78 Mpa pada orientasi arah o o o o sudut serat 45 /0 /-45 /0 . Nilai hasil pengujian tersebut belum dapat digunakan sebagai serat penguat dalam pembuatan kulit badan kapal karena belum memenuhi nilai standar persyaratan yang disyaratkan oleh pihak BKI yaitu nilai standar kekuatan tarik sebesar 85 MPa. 4. Hasil pengujian bending didapatkan nilai tertinggi sebesar 179,78 MPa pada o o o o orientasi arah sudut serat 0 /45 /-45 /0 . Nilai hasil pengujian tersebut dapat digunakan sebagai serat penguat dalam pembuatan kulit badan kapal karena sudah memenuhi nilai standar persyaratan yang disyaratkan oleh pihak BKI yaitu nilai standar kekuatan bending sebesar 152 MPa. DAFTAR PUSTAKA [1] Anonim, 2011, Daun, Bunga, Buah dan Biji Tanaman waru (Hibiscus Tiliaceus).

216

Jurnal Rekayasa Mesin Vol.2, No. 3 Tahun 2011 : 209-217

[2]

[3]

[4]

[5]

http://tnalaspurwo.org/media/pdf/key_war u_lengis_(hibiscus_tiliaceus_I).pdf. Diunduh tanggal 3 Agustus 2011 Suratman, 2008. “Mengenal Lebih Dekat Suku Waru- Waruan (Malvaceae)”. http://suratmanbiologiuns.wordpress.com /2008/05/12/mengenal-Lebih-dekat-sukuwaru-waruan-malvaceae/. Lokantaro dan Ngakan Putu Gede Suardana ( 2007). Analisis arah dan perlakuan serat tapis kelapa serta rasio epoxy hardener terhadap sifat fisis dan mekanik komposist tapis kelapa. Jurnal Ilmiah Teknik Mesin CAKRAM Vol. 1 No. 1, (15 – 21) Erwin, 2011. Peningkatan kualitas sifat mekanik komposit polyester dan serat bundung. Tesis, Teknik Mesin FT Brawijaya, Malang. Diharjo K., Jamasri, Soekrisno , Rochardjo H.S.B, 2005. Tensile Properties of Undirecttional Continuous Kenaf fiber Reinforced Polyester Composite. International Seminar Proceeding,

ISSN 0216-468X

Kentingan Physic Forum, UNS, Surakarta, Indonesia [6] Gibson, Ronald.1994. “Principles of composite material”. New York:Mc Graw Hill [7] Matthews F. L. And R.D . Rawling 1994. Composite Material Engineering Science Technology and Medicine, Chopman & Hall. London [8] Rianto. A, 2011. Karakterisasi Kekuatan Bending dan Hidrofobisitas Komposit Serat Kulit Waru (hibiscus tiliaceus) Kontinyu Bermatrik Pati Ubi Kayu. Tesis, Teknik Mesin FT Brawijaya, Malang. [9] Bagus, Y., Ihdianur., 2010. Pemanfaatan serat kenaf sebagai bahan pengganti serat gelas pada komposit FRP. Abstraksi laporan penelitian, Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya ITS. Surabaya [10] Biro Klasifikasi Indonesia. 2006. “Peraturan Untuk material–non metal”. Jakarta

217